3D打印泡沫材料的突破可能有助于推進和改進潛艇，使水下工藝品能夠在更大的深度上進行探索。

來自紐約大學Tandon工程學院的材料科學研究人員團隊開發(fā)了一種3D打印語法泡沫的方法，這種復(fù)合材料用于汽車，飛機，船舶和潛艇制造業(yè)的一系列應(yīng)用。

復(fù)合泡沫材料由微小空心陶瓷或玻璃球與環(huán)氧樹脂或塑料樹脂材料的混合物組成。這種材料在制造業(yè)中很受歡迎，因為它的強度，重量和輕便性都令人難以置信。 （可以理解，這三個特點使得它在潛艇生產(chǎn)中特別有用。）

紐約大學的科學家們認為，3D打印語法泡沫的能力可以使更復(fù)雜的部件的生產(chǎn)具有更好的抗壓性和物理性能，從而改進目前使用的注塑成型泡沫塑料部件的方法。

注塑泡沫塑料雖然效果很好，但要求在成型后要連接和連接部件，正如研究人員所說的那樣，“引入薄弱環(huán)節(jié)”。另一方面，增材制造將使3D打印成為可能。復(fù)雜的部件，從而提高了部件的整體強度。

3D打印語法泡沫的工作原理是什么？令人驚訝的是，研究團隊能夠開發(fā)出可以使用現(xiàn)成的3D打印機進行處理的復(fù)合泡沫絲。

就長絲開發(fā)而言，這是一個比較復(fù)雜的問題。正如該小組在最近發(fā)表的一項研究中解釋的那樣，在創(chuàng)建3D可打印的燈絲方面面臨著一些挑戰(zhàn)，包括阻止泡沫的微球體在打印過程中被破壞或堵塞打印機噴嘴。

最后，他們創(chuàng)造了一種由高密度聚乙烯塑料（HDPE）制成的可印刷長絲和由回收的粉煤灰（煤燃燒的廢副產(chǎn)品）組成的微球體。除了可印刷性外，復(fù)合泡沫材料也是完全可回收的。

該項目的機械和航空航天工程副教授Nikhil Gupta解釋說：“我們的重點是開發(fā)一種可用于商業(yè)打印機的燈絲，而不需要改變打印機的硬件?！眳⑴c該項目的許多參數(shù)影響印刷過程，包括印版材料，溫度和印刷速度，找到一套最佳的印刷條件是使高質(zhì)量印刷成為可能的關(guān)鍵。

開發(fā)長絲的一個關(guān)鍵要素是找到空心微球適當?shù)某叽纾蛊淠軌蛉菀椎卮┻^打印機噴嘴而不會堵塞。最終，微球體的直徑范圍為0.04毫米至0.07毫米，通過標準的1.7毫米打印機噴嘴。

此外，科學家們不得不弄清楚如何將HDPE樹脂與微觀結(jié)構(gòu)混合在一起，不會完全破壞和壓碎中空形狀。

Gupta的博士生和研究負責人之一的Ashish Kumar Singh說：“我們希望添加盡可能多的空心顆粒，以使材料更輕，但顆粒數(shù)量更多意味著更多的顆粒會在加工過程中破裂。 “首先在長絲制造過程中，然后在3D打印過程中，空心顆粒的存活需要大量的過程控制。”

令人印象深刻的是，3D打印的復(fù)合泡沫材料已經(jīng)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，據(jù)報道在拉伸強度和密度方面與注塑部件相當。 Singh補充說：“結(jié)果表明，3D打印的復(fù)合泡沫組件的性能與廣泛使用的相同材料的傳統(tǒng)注塑件相當。

目前，該團隊正在優(yōu)化可在特定深度運行的潛艇的發(fā)展材料。

這項研究最近在JOM雜志，“礦物學報”，“金屬與材料學會”上發(fā)表了兩篇獨立的論文：“句法泡沫的增材制造：第一部分：花絲的開發(fā)，性能和回收潛力”和“句法增材制造泡沫：第2部分：試樣印刷和機械性能表征。

紐約大學Tandon機械工程系的團隊與來自印度Surathkal的卡納塔克邦國家技術(shù)研究所的一個團隊合作。